Исследование специалистов Массачусетской больницы общего профиля началось с разработки методов стимулирования анабиоза, то есть приостановки жизненно важных функций организма с возможностью «пробудить» их позже. В 2005 году они выяснили, что вдыхание газа, называемого сероводородом, заставляет мышей впадать в состояние анабиоза — температура их тела падала, и они становились неподвижными.
Продолжая свои опыты, ученые решили узнать, что происходит, когда мыши подвергаются многократному воздействию сероводорода в течение длительного периода. К их удивлению животные очень быстро стали толерантными к воздействию газа. К пятому дню, вдыхая его, они действовали нормально и больше не впадали в анабиоз.
Интересно, что мыши, которые стали толерантными к сероводороду, также могли переносить тяжелую гипоксию. Что защищало их мозг от кислородного голодания? Ученые подозревали, что это могут быть ферменты мозга, которые метаболизируют сульфид. Они обнаружили, что уровни одного фермента, называемого сульфид хинон оксидоредуктаза (SQOR), повышались в мозгу мышей, когда они дышали сероводородом несколько дней подряд. Они предположили, что SQOR играет роль в сопротивлении гипоксии.
В природе существуют убедительные доказательства этой гипотезы. Например, известно, что самки млекопитающих, которые имеют имеют более высокий уровень SQOR, устойчивее к воздействию гипоксии, чем самцы. Но, когда уровень SQOR у женских особей искусственно снижается, они становятся более уязвимыми для гипоксии. (Эстроген может быть ответственным за наблюдаемое увеличение SQOR, поскольку защита от побочных эффектов гипоксии теряется при удалении эстроген-продуцирующих яичников самок млекопитающих.)
Человеческий мозг имеет очень низкий уровень SQOR, а это означает, что даже небольшое накопление сероводорода может быть вредным. В то же время недостаток кислорода в мозгу млекопитающих приводит к увеличению производства сероводорода. И по мере того, как этот газ накапливается в ткани, он останавливает энергетический обмен в нейронах и вызывает их гибель. Кислородная недостаточность и накопление сероводорода в мозге — признак ишемического инсульта, наиболее распространенного типа травм головного мозга.
Используя свое случайное открытие, ученые занялись разработкой способов повысить толерантность мозга к сероводороду. Сначала они использовали генную терапию для повышения SQOR в мозге, однако этот подход оказался технически сложен и непрактичен. Тогда они подошли к проблеме с другой стороны и занялись изучением экспериментального препарата SS-20, который снижает уровень сероводорода, тем самым щадя мозг мышей, когда они лишены кислорода.
Сегодня в разработке у ученых находятся несколько потенциальных лекарств, которые действуют как SQOR в организме. Их можно использовать для лечения ишемического инсульта, а также последствий остановки сердца, которая также может привести к гипоксии.
Ученые также изучают, как сероводород влияет на другие части тела. Например, известно, что в некоторых случаях этот газ вызывает тяжелое неврологические расстройства, которые обычно приводит к преждевременной смерти. В таких случаях лечение поглотителями сульфидов также потенциально может спасти жизнь.
Использованы фото Shutterstock/FOTODOM UKRAINE
- Eizo Marutani, Masanobu Morita, Shuichi Hirai, Shinichi Kai, Robert M. H. Grange, Yusuke Miyazaki, Fumiaki Nagashima, Lisa Traeger, Aurora Magliocca, Tomoaki Ida, Tetsuro Matsunaga, Daniel R. Flicker, Benjamin Corman, Naohiro Mori, Yumiko Yamazaki, Annabelle Batten, Rebecca Li, Tomohiro Tanaka, Takamitsu Ikeda, Akito Nakagawa, Dmitriy N. Atochin, Hideshi Ihara, Benjamin A. Olenchock, Xinggui Shen, Motohiro Nishida, Kenjiro Hanaoka, Christopher G. Kevil, Ming Xian, Donald B. Bloch, Takaaki Akaike, Allyson G. Hindle, Hozumi Motohashi, Fumito Ichinose. Sulfide catabolism ameliorates hypoxic brain injury. Nature Communications, 2021; 12 (1) DOI: 10.1038/s41467-021-23363-x
